一种水下机器人的水密舵机装置的制作方法

本发明涉及水下机器人的控制技术领域，特别是涉及一种水下机器人的水密舵机装置。

背景技术：

水密舵机是自主式水下机器人运动的主要动力装置之一，通过舵机带动舵叶转动，能够实现自主式水下机器人的转向与俯仰运动。小型自主式水下机器人空间有限，很难布置复杂且高精度的舵叶驱动装置。

现有的水密舵机通常尺寸大、精度低，甚至是无舵角反馈功能而仅能实现简单的开环控制，从而影响自主式水下机器人的控制性能。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种水下机器人的水密舵机装置，能够安装于小型水下机器人有限的空间中，具有小型化、模块化、高精度等特点，适用于小深度作业的水下机器人舵叶转动控制。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种水下机器人的水密舵机装置，所述装置包括：

动力机构，用于与舵轴机构相连，推动所述舵轴机构的转动；

舵轴机构，用于与所述动力机构相连，接收所述动力机构的驱动力进行转动；

监测机构，用于与所述舵轴机构相连，获取所述舵轴机构的舵角反馈值；

固定机构，用于固定所述动力机构、所述舵轴机构和所述监测机构。

本发明的一种实现方式中，所述舵轴机构包括：上垂直舵轴、下垂直舵轴、左水平舵轴与右水平舵轴。

本发明的一种实现方式中，所述动力机构包括：第一水密电动推杆、第二水密电动推杆，所述第一水密电动推杆作为动力源推动所述的垂直舵轴、下垂直舵轴；所述第水密电动推杆作为动力源推动所述的左水平舵轴、右水平舵轴进行转动。

本发明的一种实现方式中，所述第二水密电动推杆包括：

尾座、密封壳与导向筒、伸缩轴、螺母、丝杠减速机、无刷直流电机、复合密封圈、导向环、密封环、o形圈；

所述密封壳与所述导向筒相连，且在所述密封壳与所述导向筒内部交界处设置有密封环，且所述密封环的外侧设置两道o形圈，用于所述密封壳与所述导向筒间的密封，所述导向筒前端设置有至少一道复合密封圈；

所述无刷直流电机置于所述密封壳内，且位于所述尾座的一端，所述丝杠减速机与所述无刷直流电机相连，且所述丝杠减速机的另一端通过螺母与所述伸缩轴相连，所述伸缩轴一端外侧设置有所述导向环。

本发明的一种实现方式中，所述监测机构为水密舵角检测传感器，所述水密舵角检测传感器包含：壳体、陶瓷轴承、旋转变压器转子、旋转变压器定子、后端盖、轴承、第二o形圈、第三o形圈；

所述壳体与所述上垂直舵轴通过两道所述第二o形圈实现动密封，所述壳体与所述后端盖通过第三o形圈实现密封；所述后端盖在外部水压作用下与所述旋转变压器定子端面接触并实现轴向定位；所述上垂直舵轴通过所述陶瓷轴承与轴承实现径向定位，且所述陶瓷轴承安装于所述壳体上，所述轴承安装于所述后端盖上；所述旋转变压器转子内孔与所述上垂直舵轴过盈配合，所述旋转变压器定子一端与所述壳体内孔凹槽过盈配合。

本发明的一种实现方式中，所述水密舵角检测传感器至少设置有两个，分别用于左水平舵轴与上垂直舵轴的舵角反馈。

本发明的一种实现方式中，所述固定机构包括：底座与固定尾座，

所述固定底座，用于连接固定所述水密舵角检测传感器、底座，其中，所述底座为：右水平舵轴的底座与下垂直舵轴的底座，且所述固定底座上设置有螺纹孔，与水下机器人的紧固；

所述固定尾座，用于固定所述第一水密电动推杆与所述第二水密电动推杆；所述第二水密电动推杆的尾座与固定尾座通过后转轴铰接。

本发明的一种实现方式中，所述第二水密电动推杆的伸缩轴与主动连杆通过前转轴铰接；所述上垂直舵轴与从动连杆通过螺钉紧固，上垂直舵轴设置有环形槽；

通过调节螺钉，上垂直舵轴在水密电动推杆静止时调整舵角；从动连杆上设有凹槽与主动连杆过盈配合，并通过螺钉紧固。

如上所述，本发明的一种水下机器人的水密舵机装置，具有以下有益效果：

（1）本发明水下机器人小型高精度水密舵机装置采用水密电动推杆作为动力源，并采用水密舵角检测传感器，具有小型化、高精度等特点；本发明装置模块化程度高，通过固定底座可与水下机器人紧固；本发明装置能够安装于小型水下机器人有限的空间中，适用于小深度作业的水下机器人舵叶转动控制，实现水下机器人的转向与俯仰控制。

附图说明

图1为本发明水下机器人的水密舵机装置的一种结构示意图。

图2为本发明水密电动推杆的结构示意图。

图3为本发明水密舵角检测传感器的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明的一种实施例提供，提供了一种水下机器人的水密舵机装置，所述装置包括：

动力机构，用于与舵轴机构相连，推动所述舵轴机构的转动；

舵轴机构，用于与所述动力机构相连，接收所述动力机构的驱动力进行转动；

监测机构，用于与所述舵轴机构相连，获取所述舵轴机构的舵角反馈值；

固定机构，用于固定所述动力机构、所述舵轴机构和所述监测机构。

需要说明的是，通过设置动力机构、舵轴机构、监测机构和固定机构，形成一个个的功能模块化结构，因此，本发明装置模块化程度高。且在固定机构上通过固定底座可与水下机器人紧固；本发明装置能够安装于小型水下机器人有限的空间中，通过监测机构检测舵轴结构的旋转角度以及适用于小深度作业的水下机器人舵叶转动控制，实现水下机器人的转向与俯仰控制。

本发明实施例的一种具体实现方式中，所述舵轴机构包括：上垂直舵轴20、下垂直舵轴8、左水平舵轴15与右水平舵轴21。所述动力机构包括：第一水密电动推杆101、第二水密电动推杆102，所述第一水密电动推杆101作为动力源推动所述的垂直舵轴20、下垂直舵轴8；所述第二水密电动推杆102作为动力源推动所述的左水平舵轴15、右水平舵轴21进行转动。

其中，所述第二水密电动推杆102包括：尾座4、密封壳6与导向筒7、伸缩轴11、螺母23、丝杠减速机24、无刷直流电机25、复合密封圈27、导向环26、密封环28、o形圈29；所述密封壳6与所述导向筒7相连，且在所述密封壳6与所述导向筒7内部交界处设置有密封环28，且所述密封环28的外侧设置有至少一道o形圈29，所述导向筒7前端设置有至少一道复合密封圈27；所述无刷直流电机25置于所述密封壳6内，且位于所述尾座4的一端，所述丝杠减速机24与所述无刷直流电机25相连，且所述丝杠减速机24的另一端通过螺母23与所述伸缩轴11相连，所述伸缩轴11一端外侧设置有所述导向环26。

具体的，密封壳6与导向筒7内部交界处设置有密封环28，密封环28外侧设置有两道o形圈29，用于密封壳6与导向筒7间的静密封；导向筒7前端设置有两道复合密封圈27，用于伸缩轴11伸缩运动时的动密封。

本发明的实施例中，第一水密电动推杆101与第二水密电动推杆102作为动力源推动上垂直舵轴20、下垂直舵轴8、左水平舵轴15与右水平舵轴21转动；下垂直舵轴8通过螺钉9与主动连杆12紧固，水密电动推杆102的伸缩轴11与主动连杆12通过前转轴13铰接，并通过螺钉14紧固；上垂直舵轴20与从动连杆18通过4个螺钉19紧固，上垂直舵轴20设置有环形槽，松动螺钉19后上垂直舵轴20可在水密电动推杆102静止时调整舵角；从动连杆18上设有凹槽与主动连杆12过盈配合，并通过螺钉16紧固。

如图2所示，无刷直流电机25采用maxonec22型无刷直流电机，其前端安装有maxongp22型丝杠减速机24，可带动螺母23运动；螺母23与伸缩轴11通过螺纹紧固；伸缩轴11一端外侧设置有导向环26，用于伸缩轴11的径向定位。

所述监测机构为水密舵角检测传感器103与水密舵角检测传感器104，所述水密舵角检测传感器104包含：壳体22、陶瓷轴承30、旋转变压器转子31、旋转变压器定子32、后端盖33、轴承34、第二o形圈37、第三o形圈38；所述壳体22与所述上垂直舵轴20通过两道所述第二o形圈37实现动密封，所述壳体22与所述后端盖33通过第三o形圈38实现密封；所述后端盖33在外部水压作用下与所述旋转变压器定子32端面接触并实现轴向定位；所述上垂直舵轴20通过所述陶瓷轴承30与轴承34实现径向定位，且所述陶瓷轴承30安装于所述壳体22上，所述轴承34安装于所述后端盖上33上；所述旋转变压器转子31内孔与所述上垂直舵轴20过盈配合，所述旋转变压器定子32一端与所述壳体22内孔凹槽过盈配合。如图3所示，壳体22内安装有多摩川ts2620n21e11旋转变压器，其转子31内孔与上垂直舵轴20过盈配合，定子32一端与壳体22内孔凹槽过盈配合，图中35是旋转变压器的电缆线，用于进行外部的电连接。

一种实施例中，所述水密舵角检测传感器103至少设置有两个，分别用于左水平舵轴15与上垂直舵轴20的舵角反馈。

其中，所述固定机构包括：底座36与固定尾座1，底座36通过螺钉17进行u固定，所述固定底座36，用于连接固定所述水密舵角检测传感器103、底座10，其中，所述底座10为：右水平舵轴21的底座与下垂直舵轴8的底座，且所述固定底座36上设置有螺纹孔，与水下机器人的紧固；所述固定尾座1，用于固定所述第一水密电动推杆101与所述第二水密电动推杆102；所述第二水密电动推杆102的尾座4与固定尾座1通过后转轴铰接。尾座4通过固定尾座1连接端的螺纹3和螺钉2进行连接，且可沿着转轴5进行转动。

所述第二水密电动推杆102的伸缩轴11与主动连杆12通过前转轴13铰接；所述上垂直舵轴20与从动连杆18通过螺钉19紧固，上垂直舵轴20设置有环形槽；通过调节螺钉19，上垂直舵轴20在水密电动推杆102静止时调整舵角；从动连杆18上设有凹槽与主动连杆12过盈配合，并通过螺钉16紧固。

综上所述，本发明水下机器人小型高精度水密舵机装置采用水密电动推杆作为动力源，并采用水密舵角检测传感器，具有小型化、高精度等特点；本发明装置模块化程度高，通过固定底座可与水下机器人紧固；本发明装置能够安装于小型水下机器人有限的空间中，适用于小深度作业的水下机器人舵叶转动控制，实现水下机器人的转向与俯仰控制。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。